第一篇:研究型教學模式在大學物理實驗教學中的應用
研究型教學模式在大學物理實驗教學中的應用
摘要:研究型教學模式要求在教學過程中結合具體教學內(nèi)容把科研方法、科研態(tài)度、科研思想等灌輸給學生,使學生能知其然并知其所以然,從而激發(fā)學生的學習熱情,鍛煉和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。大學物理實驗是重要的實踐性課程,其課程特點非常適合采用研究型教學模式,在教學過程中采用研究型教學模式有利于提高實驗教學質(zhì)量。
關鍵詞:研究型;教學模式;創(chuàng)新;質(zhì)量
自1977年恢復高考以來,高考錄取率已經(jīng)由1977年的不到4.8%提高到2015年的75%以上。相應的錄取人數(shù)也由27萬提高到700萬以上。隨著畢業(yè)生人數(shù)的增加,社會對學生素質(zhì)的要求也越來越高。但當前教育模式大多側重于書本上知識的傳授,結合具體實踐的內(nèi)容相對較少。這使得高等學校學生普遍缺乏良好的動手能力與解決實際問題的能力,在工作時難以滿足用人單位高標準的要求。在就業(yè)壓力日益增大的今天,如何提高學生的綜合素質(zhì)是全國各高校面臨的一個迫切問題。
為了提高學生的素質(zhì),我們要注重加強學生的實踐動手能力,增強學生自主解決問題的能力。而大學物理實驗是大多數(shù)本科學生學習的第一個實踐類課程,該課程對學生的后期實踐學習具有重要的輔助作用,它可以為學生打下堅實的實踐基礎,促進學生實踐動手能力,提高學生的應變能力,對學生的綜合發(fā)展有著重要的作用。
大學教育要培養(yǎng)具備良好科學素質(zhì)的人才,因此大學物理實驗教學應該建立一種適合當代科技發(fā)展、能夠培養(yǎng)具備深厚基礎知識的創(chuàng)造性人才的實驗教學新體系。實驗內(nèi)容應結合當代教育思想和高科技成果,實驗教學方法和教學手段應改變過去的講解加演示模式,逐步建立針對不同層次學生的開放實驗室,以滿足不同知識層次學生的需要,提高學生的學習主動性。
一、研究型教學模式的特點及意義
研究型教學模式要求在教學過程中把與教學內(nèi)容相關的科學進展、科研方法、研究思維等傳授給學生。把科學知識、科學研究與實踐教學緊密的結合,這是研究型教學和創(chuàng)新性教育的本質(zhì)要求,也就是說要邊學習、邊研究、邊實踐,強調(diào)要把實踐與研究融入到教學過程中,并在教學過程中通過不斷優(yōu)化調(diào)整課程結構建立一種基于研究探索的學習模式。該模式以研究為本,使學生在學習過程中獲得一個發(fā)現(xiàn)世界、探索世界的寬松教學環(huán)境,能夠給學生提供自主研究問題的時間和條件,能夠激發(fā)學生進行創(chuàng)新的欲望。
大學物理實驗作為一門實踐性課程,要求學生結合理論知識去操作儀器從而獲得實驗數(shù)據(jù),在教學過程中注重學生的實驗技能、實驗方法、實驗態(tài)度等方面的培養(yǎng)。當前的實驗教學過程多采用教師講解理論、儀器操作示范、數(shù)據(jù)計算說明等傳統(tǒng)模式。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在剛接觸實驗課時,學生對學習內(nèi)容有較高的興趣,這表明學生更愿意學習實踐性課程。但上過幾輪實驗課后,學生的熱情下降,喜歡物理實驗的學生比例降低。這其中一個原因是學生認為實驗學習過程只是機械模仿老師的實驗操作,感覺枯燥乏味沒有挑戰(zhàn),從而喪失學習熱情。而采用研究型教學模式,可以開拓學生思維,使他們思考為什么做、怎么做這個實驗,這個實驗有什么用處、還能干什么,不斷地思考以及結合科學的講解,能夠極大地提高學生的學習熱情。
教育部關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見中明確提出“積極推動研究性教學,提高大學生的創(chuàng)新能力”。因此,在教學過程中如何實施研究性教學,推動學生的研究性學習,處理好教與學兩者之間的關系,進一步深化實驗教學改革,激發(fā)學生的創(chuàng)新意識,鍛煉和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,是高校教育改革的重要課?}之一。
二、研究型教學模式在物理實驗教學中的應用
做好物理實驗,需要理論與實踐相結合,對提高學生的實踐能力具有重要的意義。在教學過程中采用研究型教學模式可以極大地提高學生的學習熱情、開拓學生視野、鍛煉科研思維。在實驗教學過程中采用研究型教學模式有以下特點。
(一)研究型教學模式在教學過程中要強調(diào)“知其然”
在實驗教學中,通常每個實驗項目都是一個獨立的知識點,學生經(jīng)常困惑于為什么做這個實驗,它對我們有什么用處。因此,在實驗介紹中要與科研調(diào)研相似,講述實驗背景、實驗的發(fā)展、研究現(xiàn)狀等。講授內(nèi)容要豐富,要結合具體事例,讓學生明確實驗所涉及的理論在現(xiàn)實生活中的意義,使學生理解為什么要測量這個參數(shù)。如在導熱系數(shù)實驗中,導熱系數(shù)表示物質(zhì)導熱能力的大小,是衡量材料熱物理性質(zhì)的重要參數(shù)。在強調(diào)節(jié)能減排的今天,提高能源利用率,降低熱量損耗具有重要意義。在工業(yè)、建筑、軍事、生活等領域,選擇不同導熱性能的材料或采取改善導熱性能的手段會起到?jīng)Q定性作用。如現(xiàn)在研究熱點的陶瓷發(fā)動機就利用了陶瓷導熱性能差,可以提高發(fā)動機燃燒效率,降低能耗等優(yōu)點。只有“知其然”學生才能更好地結合生活實際,更容易理解接受實驗內(nèi)容。
(二)研究型教學模式要求明確“知其所以然”
每個實驗都利用自己獨特的原理,原理明確了實驗內(nèi)容就易于學習。因此實驗原理的講解要有啟發(fā)性,針對具體測量的目標能通過不同的手段進行測量,要結合科研中的方法進行綜合性說明。講授課本外的知識,可以有效地開拓學生思維。如導熱系數(shù)的測量主要依據(jù)其定義,具體在理論上分為穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩大類。每種方法都有依托的理論依據(jù),而測量對象的不同使得測量方法也不相同,同時測量速度與測量精度也大相徑庭。我們在實驗中是采用平板穩(wěn)態(tài)法。該方法的樣品要制成平板形,其上表面與一個穩(wěn)定的均勻發(fā)熱體相接觸,下表面與一個均勻散熱體相接觸,根據(jù)溫度梯度的變化來進行測量。該方法直接來源于導熱系數(shù)定義,原理簡潔直觀,學生非常容易理解。
(三)研究型教學模式的測試樣品要“接地氣”
學生在本科期間接觸科研工作相對較少,對科研工作好奇又有些敬畏心理。因此,我們的教學實驗樣品要貼近生活,人們能夠摸得著看得見,改變學生心目中科研是“高大上”的神秘感覺,讓學生知道科研是來源于生活,是結合實際的。如在導熱系數(shù)實驗中,測量樣品我們選擇生活中常見的板材。以四種不同類型的板材制作成大小相同的樣品,分別為實木板、密度板、膠合板、復合地板。因為板材含水率不同對導熱系數(shù)有較大的影響,所以在測試前,對全部樣品進行了12小時的干燥處理。測量之前要對學生說明不同樣品之間的區(qū)別,預測將會產(chǎn)生什么樣的實驗結果。
(四)研究型教學模式要求在教學過程不斷提出“為什么”
在科學研究中要求我們善于發(fā)現(xiàn)問題,并對產(chǎn)生的問題做出正確的解釋。我們要把這種“較真”精神投入到教學過程中,我們的教育要有目的地訓練學生科學嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度,在具體工作中一定要細致,考慮問題要充分。每一個“為什么”就是一個結合實際的問題,如何解決“為什么”是對學生能力的一種鍛煉。我們在導熱系數(shù)實驗中要問學生“為什么樣品要制作成薄板”“為什么加熱溫度要恒定”“為什么散熱條件要一致”“為什么可以忽略?讓嬪⑷鵲撓跋臁薄拔?什么熱電偶冷端溫度可以不為零”等。解釋了這些問題,學生對學習內(nèi)容就會有一個充分的理解。
(五)研究型教學模式訓練學生的實驗習慣要“標準”
標準不是呆板,是合乎規(guī)定滿足要求,是具備科學素質(zhì)的一種體現(xiàn)。中國每年都有一些關于高校實驗室安全事故的報道,而受傷對象絕大多數(shù)都是學生。究其原因主要是由于學生在實驗過程中操作不規(guī)范、安全意識淡薄造成的。因此在教學中教師要以科研的標準嚴格要求學生,做到儀器操作要規(guī)范,實驗步驟要準確,注意事項要明確,數(shù)據(jù)記錄要真實。在具體實驗過程中,我們從各個環(huán)節(jié)都對學生提出嚴格要求,如實驗預習要充分清楚自己要做什么怎么做;實驗之前要關注實驗須知,牢記注意事項;實驗操作要嚴格遵守儀器操作要求,電路連接一定要規(guī)范;數(shù)據(jù)處理要認真,要對測試結果進行不確定度評價等。嚴格的要求才能形成良好的習慣,實驗習慣標準了,對學生日后的學習工作有重要的意義。
三、結束語
研究型教學模式要求在實驗教學過程中重視教學、科研、實踐相結合。教學上我們要以書本上的理論為基礎,講清楚講透徹,使學生具備扎實的理論基礎;科研上要滲透相關領域的科學思想,注重培養(yǎng)學生的實驗技能與發(fā)散思維,能夠提出問題并自己解決問題;實踐上要訓練學生學有所用,能用掌握的知識、技能去解決生活中的具體問題。通過與常規(guī)教學方法的比較我們發(fā)現(xiàn),采用研究型教學模式進行實驗教學有利于提高學生的學習熱情,開拓學生視野,鍛煉學生思維,培養(yǎng)學生良好的實驗習慣,對提高實踐教學質(zhì)量有重要的作用。
參考文獻:
[1]汪勁松等.實施研究型教學推進創(chuàng)新性教育[J].中國高等教育,2003,6:26-28.[2]盧德馨.關于研究型教學的進一步探討[J].中國高等教育,2004,21:24-25.[3]劉智運.論高校研究性教學與研究性學習的關系[J].中國大學教學,2006,2:24-27.[4]崔金剛等.提高大學物理實驗教學質(zhì)量的幾點舉措[J].黑龍江教育,2012,5:11-12.編輯/呂秀妍
第二篇:網(wǎng)絡教學在大學物理實驗教學中的作用論文
摘要:在高校教學中,網(wǎng)絡教學的地位越來越高。開放網(wǎng)絡教學模式的物理實驗教學,讓學生自主進行學習,已成為如今實驗教學中的重要組成部分。本文從可用性以及技術性這兩方面對網(wǎng)絡教學的一些基本內(nèi)容以及要求進行介紹,同時對網(wǎng)絡教學的應用進行了分析,旨在說明網(wǎng)絡教學在物理實驗教學中的重要性。
關鍵詞:物理實驗;網(wǎng)絡教學;虛擬實驗
物理實驗課是一門較為基礎的實踐課程,多年以來這門課程的開展方式都較為傳統(tǒng)。但是網(wǎng)絡教學的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)實驗教學模式,它通過各種手段把圖像、聲音等各方面的信息很好地結合在了一起,給學生構建了一個操作方便且內(nèi)容全面的學習環(huán)境。
一、大學物理實驗網(wǎng)絡教學的構建原則
根據(jù)國家所制定的課程標準,高校的物理實驗教學應該把學生作為主體,側重于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力以及自主學習能力,對實驗教學向空間以及時間方面進行延伸。學生可以事先通過網(wǎng)絡教學進行自主學習,對實驗所要用到的儀器的使用方法、內(nèi)部結構以及實驗整體的指導性思想進行研究。網(wǎng)絡教學會涉及物理實驗的一些新內(nèi)容和手段,通過網(wǎng)上學習,學生可以掌握先進實驗的內(nèi)容。同時網(wǎng)絡教學中還會在課程之外添加許多實驗教學,可以開闊學生的視野,讓他們學到更多知識。網(wǎng)絡教學是物理實驗教學非常重要的組成部分,有利于推動教學發(fā)展。
二、大學物理實驗網(wǎng)絡教學的要求和內(nèi)容
1.大學物理實驗網(wǎng)絡教學的可用性
網(wǎng)絡教學是通過網(wǎng)絡開展的,學生從網(wǎng)上進行自主學習要具備一些計算機知識,所以一定要充分考慮學生計算機方面知識的差異。為了方便廣大學生學好網(wǎng)絡課程,教師設計課程導航時一定要以結構完整且清晰為基本原則,對界面的設計一定要做到簡明直觀。教師應該保證學生能夠快捷準確地檢索到網(wǎng)絡教學中所涉及的各種參考資料,便于他們的下載。對教員在網(wǎng)絡教學中出的考試試卷以及布置的作業(yè),學生完成提交之后,教師要對相關信息有詳細的記錄,同時應該給學生提供一些數(shù)據(jù)分析。學生要能夠確定自己所學的章節(jié),能夠精確地定位知識點。
2.大學物理實驗網(wǎng)絡教學的技術性
網(wǎng)絡教學實時性較好,可以隨時更新教學內(nèi)容。在構建網(wǎng)絡教學時,各組成成分一定要齊全,同時還要準備豐富的相關資料,媒體的展現(xiàn)一定要準確無誤,界面要協(xié)調(diào)美觀,要有統(tǒng)一的文字格式。此外,媒體聲音要非常清晰,實驗的模擬動畫要逼真,數(shù)據(jù)要保證安全;對與教學相關的數(shù)據(jù)以及素材等的維護要方便,系統(tǒng)的運行要非常穩(wěn)定。這些都是開展網(wǎng)絡教學需要關注的地方。
三、大學物理實驗網(wǎng)絡教學的應用
1.網(wǎng)絡教學成為物理實驗教學的新模式
網(wǎng)絡教學通過校園網(wǎng)絡全時段地為在校學生提供教學服務,克服了傳統(tǒng)物理實驗教學中因場地和課時所帶來的教學困擾,學生隨時都可以進行自主學習。在傳統(tǒng)的教學模式中,教師是教學的主體,學生只是在被動地學習知識,不能自由地進行課程內(nèi)容選擇,處于一種較為被動的狀態(tài)。但是網(wǎng)絡教學的出現(xiàn)改變了這種模式,學生可以根據(jù)自己的愛好自主進行課程選擇,在這一教學模式中學生才是主體。
2.網(wǎng)絡教學保證了教學效果
物理實驗教學重點強調(diào)的是學生的動手能力,然而對于那些較為精密復雜的物理實驗,因為條件不夠,往往不能給學生提供自主設計物理實驗和參數(shù)、自主進行實驗并觀察相關現(xiàn)象的實際機會。盡管目前相關技術得到了很好的發(fā)展,但是伴隨著新技術的產(chǎn)生,其中需要學生思考的地方也少了,學生只需按照提示操作,就無法學到較多的知識。但是如今網(wǎng)絡教學中增加了虛擬實驗功能,在虛擬的實驗場景中學生可以使用各種虛擬的儀器,同時在這一場景中學員可以點擊相關功能隨時查閱相關實驗數(shù)據(jù),有更多自主思考的空間。網(wǎng)絡教學給學生提供一個自主且較為寬松的學習環(huán)境,有利于培養(yǎng)學生的物理實驗學習興趣,同時可以讓學生學到更多知識。學校可以建立專門的網(wǎng)上論壇,學生在論壇上進行交流,教員也可以在網(wǎng)上實時解答學生的提問。
參考文獻:
[1]周殿清.大學物理實驗教程[M].武漢:武漢大學出版社,2005.[2]張彩云.多媒體在現(xiàn)代大學物理實驗教學中的應用[J].電腦知識與技術(學術交流),2013,(8).
第三篇:PBL教學模式在數(shù)字信號處理實驗教學中的應用
PBL教學模式在數(shù)字信號處理實驗教學中的應用
摘 要:針對應用型本科高校學生在《數(shù)字信號處理》課程學習中存在的學習困難、理論與實踐脫節(jié)等問題,介紹了PBL教學模式在該課程的實驗教學中的具體應用。教學實踐證明,該教學模式有效地促進了學生對課程內(nèi)容的理解,發(fā)展了學生解決實際問題的思維能力、合作能力與自主學習能力,提高了學生的工程應用能力。
關鍵詞:應用型本科 PBL教學模式 數(shù)字信號處理
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)01(b)-0147-02
《數(shù)字信號處理》是電子信息類本科開設的重要專業(yè)基礎課,介紹數(shù)字信號處理的基本概念、基本分析方法和處理技術。課程主要目的是培養(yǎng)學生的抽象思維能力和綜合應用知識解決工程問題的能力,并為進一步學習有關信息、通信等方面的課程打下良好的理論基礎。該課程的傳統(tǒng)教學手段一般以理論教學為主,實驗教學為輔。其中理論部分包含較多的數(shù)學概念和公式推導,具有涉及內(nèi)容多、概念抽象等特點。對于大量應用型本科高校的學生,由于基礎相對薄弱,常常會覺得枯燥乏味,只能對書本上的理論知識死記硬背,而不能領悟其實際意義,從而難以將理論知識轉(zhuǎn)化為實際應用。因此,加強《數(shù)字信號處理》課程的實驗教學,做好原理和應用的銜接,是應用型本科高校課程教學改革的重要環(huán)節(jié)。
為提高應用型本科人才的培養(yǎng)質(zhì)量,本文作者在《數(shù)字信號處理》課程的實驗教學中嘗試采用基于問題學習(Problem-Based Learning,PBL)的教學模式,將理論知識的學習與解決工程問題有機結合,要求學生圍繞具有應用背景的真實問題,采用自主學習和團隊合作的方式分析、解決問題,從而促進其對課程內(nèi)容的理解,提高工程應用能力。PBL教學模式簡介
PBL教學模式由美國學者Barrows首先提出[1],其以社會學習理論和建構主義學習理論為支撐,以問題為基礎來展開學習和教學過程,將學習設置到復雜的、有意義的問題情境中,學生在教師引導下,通過合作共同解決具有一定復雜性的實際問題,學習隱含于問題背后的知識,借此過程使學生展開知識的建構,促進學生獲得解決問題的能力、自主學習的能力和和團隊協(xié)作的技巧[2-3]。PBL教學模式相較于傳統(tǒng)的教學模式,主要存在以下特點[4-5]。
1.1 圍繞問題開展教學
PBL教學模式先提出問題,以問題為基礎和起點,所有的學習均圍繞問題展開。
1.2 強調(diào)學生的團隊協(xié)作性
PBL教學模式以學生小組為單位進行,小組成員要積極配合,既有分工又有協(xié)作,通過調(diào)查和收集資料,疑難問題討論和意見綜合等協(xié)作學習,實現(xiàn)知識的共同建構。
1.3 具有師生交互性
PBL教學模式實施過程中,教師通過設計問題、并創(chuàng)造合適的學習環(huán)境,引導學生對問題開展學習活動,師生之間展開密切的交流、探討,促進和指導學生有效地學習,尋求問題的解決。
因此,對于以培養(yǎng)適應地方經(jīng)濟社會發(fā)展需要的應用型本科人才為目標的高校,為促進學生解決實際問題的實踐能力和團隊合作能力,非常適合在電子信息類實驗教學中引進PBL教學模式。PBL模式在數(shù)字信號處理實驗教學中的應用
2.1 課程情況概述
筆者所在學院的電子信息工程專業(yè)所開設的《數(shù)字信號處理》課程,總課時為64學時,包含16學時的課內(nèi)實驗。傳統(tǒng)的課內(nèi)實驗均為驗證性實驗,大部分學生只會簡單地照搬實驗講義的詳細步驟完成固定的實驗內(nèi)容,而對實驗內(nèi)容及結果所反映的原理并不理解。因此,結合教學改革要求,在新的課程實驗設置中顯著提高了綜合性、設計性實驗的比例,這些實驗項目以問題為導向,教師主要給出實驗的要求和技術指標,要求學生自主選擇并綜合利用學過的理論知識和實踐技能去實現(xiàn)一個比較完整的數(shù)字信號處理系統(tǒng),體現(xiàn)了典型的PBL教學法的應用優(yōu)勢。
2.2 PBL模式實驗教學的具體實施
2.2.1 學生分組與基本培訓
在實驗課之前,首先對學生進行PBL教學模式的基本培訓,使學生明確PBL教學的目的、方法、要求及評價手段等。同時,在40人的班級中建立10個學習小組,每組4名學生。各組分別推選一名組織能力和責任心較強的同學擔任組長,負責本小組成員的組織協(xié)調(diào)和分工。
2.2.2 問題設置
問題設置是PBL教學實施中的核心環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中,教師根據(jù)教學大綱和實驗教學內(nèi)容,對實驗課題設置若干應用問題。圍繞我校應用型人才培養(yǎng)的方針,所設置問題盡量貼近應用開發(fā)實際,以培養(yǎng)學生的工程應用開發(fā)能力為導向。具體來說,問題設置主要遵循的原則為:(1)問題具備真實的工程背景;(2)問題具備開放性和劣構性;(3)問題具有一定的層次性和復雜度。
下面以本實驗課程中的一個可選的綜合設計性實驗為例,介紹相關問題的設置。該實驗的基本內(nèi)容為,設計數(shù)字心電采集系統(tǒng),實現(xiàn)含有噪聲的心電信號的采集和濾波。實驗前,由教師提供一個包含心電傳感器和放大電路的實驗板,以及一個包含單片機及A/D轉(zhuǎn)換器的接口板。實驗要求分為兩個階段:第一階段為心電信號的采集,與學生正在同時學習的單片機課程相結合,要求學生通過單片機編程控制A/D轉(zhuǎn)換器,將放大后的模擬心電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,并通過串口傳送至pc機。在這一階段,設置的主要問題包括:如何根據(jù)信號帶寬確定合適的采樣率等。通過這些問題,引導學生在實踐中深入理解采樣定理。第二階段的工作,則是在PC機上通過Matlab對采集到的數(shù)據(jù)進行讀取和濾波,去除工頻干擾、高頻肌電、基線漂移等。該階段設置的主要問題包括:有效信號的主要頻率范圍、主要干擾源的頻率范圍、線性相位和非線性相位濾波對波形的影響、IIR和FIR濾波器的特點等。通過這些問題的設置,引導學生在實踐中加深對IIR和FIR等濾波器各自特點的認識,并根據(jù)不同的工作目標選擇合適的濾波器類型。
2.2.3 分析問題與自主學習
在實驗項目相關的問題發(fā)布后,要求各學習小組的學生開展自主學習,認真閱讀教材,復習已學過的相關知識,同時,利用圖書館、互聯(lián)網(wǎng)等渠道查閱相關參考書籍和文獻,并通過組內(nèi)的不斷交流和探討以初步分析問題。
2.2.4 集中討論與問題解決
在學生對實驗所設置的問題進行初步分析的基礎上,教師在實驗課上組織學生開展問題的集中討論,引導各學習小組進一步深入理解問題,研究問題的具體解決方法,并明確各人的任務分工。整個討論過程以學生為主導,教師以共同討論者的身份進行引導、啟發(fā)。在自主學習和集中討論的基礎上,各小組最終形成具體的問題解決方案,并通過編程實現(xiàn)對問題的解決,進而完成相應的實驗項目。
2.2.5 總結與點評
學習小組在編寫程序?qū)崿F(xiàn)問題解決的過程中,教師以實時巡視、檢查進度、隨機提問、驗收成果等方式促進小組的工作。由于實驗內(nèi)容及對應問題的設置具有一定的開放性,學生解決問題的思路和方法也相應具有多樣性,教師對各小組的問題解決方法進行歸納總結,并在下次實驗課做出點評。
2.3 PBL模式下的成績評價
為了客觀地評定學生的學習效果,需要采用多層次多角度的評價方法。最終成績的評定并不僅僅由期末的實驗考核所決定,而是突出過程表現(xiàn),強調(diào)過程性評價。最終的實驗成績由以下幾部分組成。
2.3.1 自主學習表現(xiàn)
該部分占總成績的30%,主要衡量學生在PBL模式下的學習方法、學習態(tài)度和學習能力。具體評價點包括:學生是否閱讀了相關教材、參考資料;能否有效利用所學的知識分析問題;在學習小組討論中是否積極發(fā)言,發(fā)言內(nèi)容是否與討論的問題有關且具有一定的深度;小組成員間的互相評價。
2.3.2 實驗過程與實驗報告
該部分占總成績的35%,主要衡量學生在實驗中具體解決問題的能力和總結歸納水平。具體評價依據(jù)來自于教師巡視及提問的記錄以及學生提交的實驗報告。
2.3.3 實驗考試
該部分占總成績的35%。主要衡量經(jīng)過一學期的PBL訓練后學生個人的綜合實驗能力。具體評價依據(jù)來自于實驗考試中對所給實驗題的完成速度與質(zhì)量。結語
教學實踐表明,在《數(shù)字信號處理》課程實驗中采用PBL教學法,可以有效地激發(fā)學生的學習興趣和巨大潛能。學生圍繞問題、以小組為單位開展學習,加深了對課程基本內(nèi)容的理解和掌握,獨立分析、解決問題能力和團隊合作的能力得到了培養(yǎng),取得了較好的教學效果。但是,在教學的過程中也存在一些值得注意的問題:例如,課內(nèi)實驗學時數(shù)不足,必須花費大量的課外時間,導致學生負擔明顯增加;分組實驗后,有部分學生在小組中承擔的任務量少,導致對其獨立解決問題能力的培養(yǎng)缺乏;成績評價方式的多元化增加了評分考核的難度等。因此,如何更有效地在《數(shù)字信號處理》課程實驗中應用PBL教學法,還需結合課程特點進一步探索,接收來自學生的反饋,在實踐中不斷完善教學方法。
參考文獻
[1] Barrows H S.The essentials of problem-based learning[J].Journal of Dental Education,1998,62(9):630-633.[2] 王志軍.用PBL教學方法培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力[J].實驗技術與管理,2009,26(6):23-24.[3] 鐘麗莎,李佳凌,黃志偉,等.PBL與TBL教學法在“電子技術課程設計”中的結合應用[J].中國電力教育,2013(8):53-54.[4] 劉春城.PBL教學模式在工程訓練教學中的探索與實踐[J].實驗技術與管理,2012,29(4):158-161.[5] 譚飚.基于PBL的“數(shù)字信號處理器”課程改革[J].中國科技信息,2013(10):112.
第四篇:問題式教學法在大學物理教學中的應用
問題式教學法在大學物理教學中的應用
【摘 要】 問題式教學法可以有效的提高課堂教學效率,激發(fā)學生的學習興趣,提高學生解決實際問題的能力;在大學物理教學中科學有效地實施問題式教學法,重在創(chuàng)設情境,發(fā)現(xiàn)問題;層層推進,分析問題;合作交流,探討問題;實踐應用,拓展問題。
【關鍵詞】 問題式教學法;大學物理;理工科;應用
大學物理作為理工科學生的一門必修課程,與數(shù)學、天文學、化學和生物學等學科之間有密切的關系,物理學研究的規(guī)律與現(xiàn)代物理學息息相關。大學物理的學習,可以改變學生的物理認知結構,掌握科學的學習方法和提高學習能力。建構主義認為,在教學活動中教師應當是合作者、組織者和引導者,教學是使學生在教師所創(chuàng)設的學習環(huán)境和條件下進行自我探索和完善的過程。問題式教學法,由教師引導以問題化的形式,激發(fā)學習興趣,以達到學生完善認知結構,發(fā)展創(chuàng)新意識和提高綜合能力的新式教學法;將問題式教學法應用到大學物理教學中,能全面提高大學物理課堂教學的質(zhì)量,有效地培養(yǎng)學生的自主學習能力、邏輯推理能力、分析問題能力、創(chuàng)新思維能力等。
一、問題式教學法
基于問題教學是近年來教學改革者廣泛研究與應用的一種新型教學模式。將問題方法融入教學中最早可以追溯到古希臘,蘇格拉底推崇使學生在教師指導幫助下提出問題并主動尋找正確答案;前蘇聯(lián)教育家馬赫穆托夫提倡采用教師帶領學生發(fā)現(xiàn)問題、師生交流探討問題和學生獨立思索釋疑三種模式進行教學,使教學成為學生主動參與并享受合作探究的快樂過程。20世紀50年代美國著名教育學、心理學家杰羅姆?布魯納在總結前人研究成果,在系統(tǒng)的理論歸納、廣泛的實踐經(jīng)驗基礎上提出了問題式教學模式。該模式旨在通過教師對學生引導,以問題的設計和解決作為主線,對教學的重點和難點層層展開,形成循序漸進、遞進式深入的課堂教學結構。問題式教學法通過學生心理認知結構的變化,使學生掌握理論知識和提高運用知識解決問題的能力;在教學過程中充分激發(fā)學生的探究欲望,從而調(diào)動學生學習的積極性和主動性,培養(yǎng)和鍛煉學生自學能力和積極的探索精神。
二、問題式教學法的應用
問題式教學法的基本思路是:將要掌握的新知識融入到真實的問題情境中,通過相互之間的交流合作與探究來建構知識,基于問題的解決來培養(yǎng)創(chuàng)造性思維與協(xié)作能力。大學生即將踏入社會,培養(yǎng)學生解決問題與發(fā)現(xiàn)問題的意識和能力顯得尤為重要。
1、創(chuàng)設情境,發(fā)現(xiàn)問題
首先,問題準備。教師必須對物理概念和基本定律準確理解、充分掌握,并對學生的物理背景、知識結構和學習態(tài)度做好充分調(diào)研和準備,根據(jù)教學目標設計好每一個問題。其次,創(chuàng)設情境。在實際的教學中,教師根據(jù)課題目標設置適當?shù)那榫常尸F(xiàn)與之有關的足夠材料,在大學物理教學中,主要從下幾個方面設置情景:
(1)挖掘教材內(nèi)容。大學物理中很多知識點間有相同的性質(zhì)或相似規(guī)律,可以從舊知識的已知特征,去推測新知識的相應特性。如在講電勢能時,引導學生復習重力場中重力勢能的規(guī)律。因為在靜電場中移動電荷,電場力的功也與路徑無關,那么電荷在電場中具有的勢能又有什么規(guī)律呢?(2)進行演示實驗。有些概念和規(guī)律,無論教師如何費力講,學生也很難理解和體會時,通過簡單的演示實驗,教師用很少的語言,即可把要講述的課題展現(xiàn)在學生面前。“靜電屏蔽”是學生難于理解的概念,講課前可以作這樣的演示實驗,將帶電棒靠近通草球,通草球因被帶電棒吸引而擺動。可是將通草球放在金屬網(wǎng)內(nèi)時靠近同一個帶電棒,卻不會被吸引擺動。這時學生會思索金屬網(wǎng)內(nèi)發(fā)生了什么變化?為什么通草球不動?(3)聯(lián)系日常生活。物理是一門與日常生活息息相關的學科,很多熟悉的現(xiàn)象直覺觀念跟物理觀念往往不一致,可以通過揭示矛盾,激發(fā)學生的學習興趣。講牛頓第三定律以前,向?qū)W生提出這樣一個問題“拔河的雙方,贏的一方拉力大還是輸?shù)囊环嚼Υ螅俊贝蠖鄶?shù)學生會脫口而出 “贏得一方拉力大”。我說“是否正確通過后面的分析大家就會明白”。(4)利用學生的各種反饋信息。有些知識點學生雖然理解了,但不夠透徹,似會非會,針對學生沒有鞏固或常出錯的知識,最好的方法是教師設疑,讓學生在回答或板演中把學的粗淺的問題充分暴露出來。然后根據(jù)暴露出來的通病讓學生辨別是非,剖析根源,真正解決問題。如滑塊在劈尖下滑時,機械能是否守恒等。
2、層層推進,分析問題
心理學研究曾表明:學生的思維活動總是由問題開始,在解決問題中得到發(fā)展的。課程中難度較大的知識點或重點部分的內(nèi)容,與之相聯(lián)的基礎知識較多,綜合性較強,可采取由淺入深,層層推進的方式進行。第一步,提出“思考”的問題。學生感到解決某一問題的必要時,他的思維必然活躍起來。當學生的興趣被激起后,他們急于弄清里面的道理。有的急于看書,有的努力回顧以前的知識,有的小聲議論。學生的注意力被集中到問題上,課堂氣氛熱烈。第二步,教師巡回指導,層層分析問題。在教學中教師不斷揭露種種矛盾,提出各種疑問,使學生時時感到有許多新鮮而有趣的問題可想,有許多矛盾需要解決,為學生提供探究的材料和信息,充分發(fā)揮學生的學習潛能,給學生以充分的活動時間和空間,引導學生提出解決問題的假設,做到既生動活潑,又不放任自流。第三步,鼓勵學生解決問題。促使他們聯(lián)想有關的舊知識,對比所講的新知識,思考它們之間的區(qū)別和聯(lián)系,設想各種解答方案,積極進行分析和綜合,找到解決問題的途徑。
如講功一節(jié),先讓學生回憶功的概念:物體在受力的方向上移動一段距離,則該力對物體做了功;若力的方向與物體前進的方向垂直,此力對物體不做功。第一步提問:如果力的方向既不與前進方向一致,也不與前進方向垂直,這力對物體做功嗎(在黑板上做出受力圖)?課堂上非常“靜”,學生正在尋找解決問題的途徑,思想極其活躍,靜中藏動。這時進行第二步引導分析問題。提示“大家不是學過力的分解嗎?把這個力分解一下怎樣”。很快學生思維成熟,由靜而動,課堂頓時活躍起來。接著提問“剛才物體在運動過程中受到的是恒力作用,如果在物理所受力隨位置改變呢?”學生處于“靜”的思索狀態(tài)。繼續(xù)第三步,鼓勵學生解決問題。提示學生聯(lián)想高數(shù)上的微積分,先微分再積分,即先分析力對質(zhì)點的瞬時作用,然后再連續(xù)求和,即積分。由恒力作用下的一般公式,進而得到變力做功公式。通過一步一步分析問題,使學生一直處于“靜”“動”兩種交替的狀態(tài)。“靜”是學生獨立的思維活動,“動”是思維活動的交流和表露。教學過程如同師生之間傳球,不能光看教師扔出去多少球,主要看學生最終能接到多少球。而學生怎樣去接,就要看教師如何引導。
3、合作交流,探討問題
物理學難學是很多學生對于物理課的評價,大部分學生學不好的原因是沒有鉆進去,感到物理知識在頭腦中雜亂無章,學起來枯燥無味,毫無興趣。解決學生學而無趣的最好辦法就是討論法,千方百計使學生參與到爭論和積極思維之中,這樣便自然產(chǎn)生了興趣。
第一,選好題目。書中無現(xiàn)成答案而又需大家認真思考的問題,教師要重點組織展開全班或小組討論,充分誘導學生動眼觀察、動手實驗、動耳傾聽、動腦思考、動口爭辯,置學生于主動探索知識之中。重點從以下方面選題:(1)書本知識與生活經(jīng)驗有矛盾的問題,如課本上兩列光相遇發(fā)生干涉相長相消,而實際生活中看到的光強度分布是均勻的;(2)學生觀察到物理現(xiàn)象而未弄清現(xiàn)象的本質(zhì)問題,如槍打落猴、飛機拋物等;(3)學生容易混淆和難以理解的問題,比如在驗證牛頓第二定律的實驗中,作用在小車上的拉力和放在盤里的砝碼的重量哪個大?出現(xiàn)三個答案:小車所受拉力等于盤里所放砝碼的總重量;小車所受拉力小于盤里所放砝碼的總重量;小車所受拉力大于盤里所放砝碼的總重量。第二,合理分組。根據(jù)問題的難易和學生的學習情況,可以采取同桌討論、小組討論及全班討論的形式,盡量讓每個學生發(fā)表他們自己對問題的認識和理解,互相啟發(fā),共同提高。最后,歸納總結。討論過程中,教師及時從學生的交流中收集信息,進行梳理匯總,充分釋疑。通過討論交流,不僅激發(fā)了學生的濃厚興趣,而且加深了對知識的全面理解和掌握。
4、實踐應用,拓展問題
俗話說:“百聞不如一見”,在物理教學中可增加一句:“百見不如一做”。學生對知識的認識和理解僅僅是掌握、駕馭它的第一步,獲得知識的最終目的在于運用。真正做到熟練掌握,應用自如,還須通過反復實踐。反過來,學生通過運用知識、解決實際問題,又可以強化感知,加深對知識的理解。
首先,上好實驗課。物理實驗課是學生在教師的指導下獨立進行實驗的一項實踐活動,通過對實驗現(xiàn)象(如牛頓環(huán),光柵等)的觀察、分析,可以培養(yǎng)學生的科學實驗能力,包括:實踐能力、思維判斷能力、表達書寫能力、簡單的設計能力、創(chuàng)新能力。其次,利用第二課堂。根據(jù)學生學習的興趣愛好,組織他們參加課外活動小組,如物理興趣小組、科技發(fā)明小組、天文小組、無線電小組、航模小組等。最后,開展各類競賽活動。根據(jù)各理工科的專業(yè)特點,組織學生開展各類科技小發(fā)明、小制作、小論文活動,舉行物理競賽、實驗競賽等。近些年我們系每年開展一期電子設計大賽,培養(yǎng)了一批知識面寬、思路敏捷、動手能力強的學生。通過一系列有趣的實踐活動,讓學生學會創(chuàng)造性的運用知識,從而提高學生解決實際問題的本領,鍛煉動手動腦的能力。在實踐中培養(yǎng)學生無論遇到任何情況或做任何事情,都要考慮兩個問題:為什么、怎么辦。前者追究原因,后者提供對策。只有搞清原因,才能想出辦法。
對大學物理教師來講,應根據(jù)大學物理的課程特點,將問題式教學法科學地加以運用,授人以漁的同時完成理工科學生大學物理知識的傳授和學習興趣的激發(fā);通過有效利用課堂及課下練習鞏固加深學生對理論知識的理解掌握,然后加強實踐應用來實現(xiàn)對知識的吸收、消化和拓展,完成對他們創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。從而實現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新性、應用性人才的目標。
【參考文獻】
[1] 劉均利.問題式教學法在“橋梁工程”教學中的應用研究[J].課程教材,2011.196.[2] 戴維,沈建華,段天權等.開放式教學法在大學物理實驗教學中的應用[J].科技信息,2011.16.[3] 劉歸,曹曉萍.基于“英特爾未來教育教學模式”的大學物理問題教學[J].陜西教育,2009.3.[4] 力昌英,謝柏林,萬士保.管窺獨立學院大學物理教學方法及運用[J].物理通報,2012.3.[5] 華雪俠,向?qū)庫o,李耀宗等.問題主線教學模式在大學物理實驗中的實踐研究[J].陜西教育,2013.6.【作者簡介】
姚文葦(1981-)女,山東臨沂人,講師,碩士研究生.
第五篇:投稿 MATLAB在大學物理教學中的應用示例
應用于大學物理教學的MATLAB圖示模擬的示例
王明美1 李冬鵬2
(合肥師范學院電子信息工程學院,安徽,合肥,230061)
摘要:針對大學物理教學中理論性較強、概念抽象等特點,利用MATLAB強大的數(shù)值計算和圖形技術,在大學物理中選取了李薩如圖形、麥克斯韋速率分布、電偶極子的電勢和電場、楊氏雙縫干涉等實例,通過對這些實例進行分析,繪制了相應的模擬圖示,對于大學物理的教學提供一些參考。
關鍵詞:MATLAB,李薩如圖形,電偶極子的電勢和電場,雙縫干涉,圖示模擬
1.引言
物理學是研究物質(zhì)的基本結構、基本運動形式、相互作用和轉(zhuǎn)化規(guī)律的學科,是其他自然科學和工程技術的基礎。以物理學為主要內(nèi)容的大學物理課程,是高等學校理工科學生的一門重要基礎課。在教學過程中,學生普通反映該門課程比較抽象,很多概念難以理解,空間圖形難以建立。MATLAB以矩陣作為數(shù)據(jù)操作的基本單位,提供了十分豐富的數(shù)值計算函數(shù)、符號計算功能和功能強大的繪圖功能,借助MATLAB模擬和實現(xiàn)結果的可視化,把抽象概念變?yōu)榍逦弥庇^的數(shù)據(jù)和圖象形象的描述物理圖形和圖象,有助于學生對這門課程的學習。
本文應用MATLAB對于李薩如圖形、麥克斯韋速率分布、電偶極子的電勢和電場、楊氏雙縫干涉等實例進行了分析,給出了模擬圖形。
2李薩如圖形
一個質(zhì)點同時在X軸和Y軸上作簡諧運動,形成的圖形就是李薩如圖形。應用圖形函數(shù)plot[2],模擬出李薩如圖形。plot 是繪制二維圖形的最基本函數(shù),它是針對向量或矩陣的列來繪制曲線的,使用plot 函數(shù)之前,必須首先定義好曲線上每一點的x 及y 坐標,基本格式是plot(x,y)。2.1題設和分析
已知質(zhì)點在平面上同時參與x,y方向的簡諧振動:
x?3sin(5??t??/4)y?2sin(5??t??/6)
繪制出質(zhì)點在平面上的運動軌跡[1]。
分析題設,可知兩個簡諧振動的振幅比為2:3,頻率比為3:2 2.2 示例程序
clear %清除變量 xm=2;%橫坐標范圍 ym=3;%橫坐標范圍
t=0:0.01:20;%設置時間范圍和步長 a1=2;a2=3;%設置振幅
wx=3*pi;wy=2*pi;%設置相位,頻率比3:2 1王明美(1956-),女,江蘇省南京市人,合肥師范學院電子信息工程學院副教授,主要從事普通物理、近代物理和計算物理的教學和研究
[基金項目]合肥師范學院質(zhì)量工程項目教學示范課程“大學物理”(2011jxsf05)和教改示范課程“普通物理學”(2011jgsf02)2李東鵬()phi1=0;phi2=0;%設置初相位 x=a1*cos(wx*t+phi1);%橫坐標表達式 y=a2*sin(wy*t+phi2);%縱坐標表達式 plot(x,y);%繪制圖形
axis equal tight %使坐標刻度相等 title('李薩如圖形(itv1:v2=3:2)','fontsize',16)%顯示標題 xlabel('itx','fontsize',12)%顯示橫坐標 ylabel('ity','fontsize',12)%顯示縱坐標
圖1 李薩如圖形示例 麥克斯韋速率分布圖示
麥克斯韋速率分布曲線是根據(jù)麥克斯韋速率分布函數(shù)在一定條件下的曲線圖示。應用圖形函數(shù)plot模擬麥克斯韋速率分布曲線。3.1示例原理
麥克斯韋經(jīng)過理論研究,指出在平衡狀態(tài)中氣體分子速率分布函數(shù)的具體形式是
f(v)?4?(m0)e2?kT32?m0v22kTv2,其中的f(v)叫做麥克斯韋速率分布函數(shù),表示速率分布函數(shù)的曲線叫做麥克斯韋速率分布曲線。[1]
3.2示例程序
用Matlab模擬氫分子在溫度分別為73K、273K和1273K時的速率分布曲線的程序如下:
m0=3.35e-27;%設置氫分子的質(zhì)量 T1=73;%設置溫度 T2=273;%設置溫度 T3=1273;%設置溫度
k=1.38e-23;%玻爾茲曼常量取值 v=0:100:5000;%設置溫度范圍和步長 f1=4*pi*(v.^2).*(m0/(2*pi*k*T1))^1.5.*exp(-m0*(v.^2)/(2*k*T1));f2=4*pi*(v.^2).*(m0/(2*pi*k*T2))^1.5.*exp(-m0*(v.^2)/(2*k*T2));f3=4*pi*(v.^2).*(m0/(2*pi*k*T3))^1.5.*exp(-m0*(v.^2)/(2*k*T3));%分布函數(shù)表達式
plot(v,f1,v,f2,v,f3);hold on;%繪圖 title('麥克斯韋速率分布曲線示例','fontsize',16)%顯示標題
text(1200,1e-3,'{T73K}','fontsize',12);%文本注釋,位置,內(nèi)容,字體 text(2300,0.5e-3,'{T73K}','fontsize',12);text(4500,0.3e-3,'{T73K}','fontsize',12);xlabel('itv/(m/s)','fontsize',16)%顯示橫坐標 ylabel('itf(v)','fontsize',16)%顯示縱坐標
所得圖形如圖2所示。
圖2 不同溫度下的氫分子的速率分布曲線
4電偶極子的電場和等勢面圖示
這是電磁學的一個典型圖示。由函數(shù)contour先畫出等勢線,再由流線函數(shù)gradient模擬畫出電場線。contour是等值線圖函數(shù),基本格式是contour(Z)根據(jù)矩陣Z畫出等高線。gradient是求梯度函數(shù),基本格式是gradient(f)用數(shù)值方法求函數(shù)f的梯度。4.1 題設和分析
由電學知,電偶極子為帶等量異號的兩個點電荷系統(tǒng)。設兩個電荷間的距離為2a,k?14??0?9?109N?m2/C2,q1為正電荷,q2為負電荷,且q2/q1?1電偶極子的電勢為
U?kq1kq2(1)?r1r2其中r1?(x?a)2?y2(2)r2?(x?a)2?y2(3)
???U??U電場強度可以根據(jù)電勢梯度計算E???i??y??x
??j?(4)?3 4.2 示例程序
電偶極子的電場線和等勢線的畫法(等量異號點電荷對q2:q1=1)程序如下: clear %清除變量 q=1;%電量比
xm=2.5;%橫坐標范圍 ym=2;%橫坐標范圍 x=linspace(-xm,xm);%橫坐標向量 y=linspace(-ym,ym);%縱坐標向量 [X,Y]=meshgrid(x,y);%設置坐標網(wǎng)點
r1=sqrt((X+1).^2+Y.^2);%第一個正電荷到場點的距離 r2=sqrt((X-1).^2+Y.^2);%第二個正電荷到場點的距離 U=1./r1-q./r2;%計算電勢
u=-4:0.5:4;%等勢線的電勢向量 figure %創(chuàng)建圖形窗口 contour(X,Y,U,u, '--');hold on;%畫等勢線 hold on %保持圖像 plot(-1,0,'o','MarkerSize',12)%畫正電荷 plot(1,0,'o','MarkerSize',12)%畫負電荷
[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));%用電勢梯度求場強的兩個分量 dth1=20;%第II、III象限電場線角度間隔 th1=(dth1:dth1:180-dth1)*pi/180;%電場線的起始角度 r0=0.1;%電場線起點半徑 x1=r0*cos(th1)-1;%電場線的起點橫坐標 y1=r0*sin(th1);%電場線的起點縱坐標 streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1)%畫第II象限電場線 streamline(X,-Y,Ex,-Ey,x1,-y1)%畫第III象限電場線
dth2=dth1/q;%第I、IV象限電場線角度間隔 th2=(180-dth2:-dth2:dth2)*pi/180;%電場線的起始角度 x2=r0*cos(th2)+1;%電場線的起點橫坐標 y2=r0*sin(th2);%電場線的起點縱坐標 streamline(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2)%畫第I象限電場線 streamline(X,-Y,-Ex,Ey,x2,-y2)%畫第IV象限電場線 axis equal tight %使坐標刻度相等 title('電偶極子的電場線和等勢線','fontsize',16)%顯示標題
xlabel('itx/a(電勢單位:kq/a=1)(電荷比q2/q1=1)','fontsize',12)%顯示橫坐標
ylabel('ity/a','fontsize',12)%顯示縱坐標
運行程序,結果為圖3.圖3 電偶極子的電場線和等勢線
5.雙縫干涉圖示
在光學中,應用MATLAB對于干涉和衍射的相對光強分布和單色光的模擬圖樣是最為常用的,以下是雙縫干涉的示例。使用plot函數(shù)畫出相對光強分布,使用colormap函數(shù)[2]畫出灰度色圖。colormap函數(shù)是顏色控制函數(shù)用于顏色查看表,格式是colormap(m),其中m代表色圖矩陣。5.1 題設和分析
設雙縫間距為d?4?10?5m,雙縫在?方向的干涉光的光強為
?sin2??P點的光強為I?I0??,???dsin?/? sin???25.2 示例程序
clear
%清除變量 lamda=5e-7;
%設定波長
d=4e-5;
%設定雙縫間距
a=-0.014*pi:0.00001:0.014*pi;
%設定干涉角a的范圍和步長
b=4e-5*pi*sin(a)/lamda;
%將干涉角a換算成b,b??dsina/? I0=1;
%設定光強初值
I=I0*(sin(2*b)./sin(b)).^2;
%計算相對光強I/I0, I?I0*(sin2b/sinb)subplot(2,1,2);plot(sin(a),I/4, 'b');
%在2行1列畫出相對光強分布圖
hold on;
%保持圖像 xlabel('sin(a)');
%顯示橫坐標
ylabel('雙縫干涉相對光強it I/I0');
%顯示縱坐標 axis([-0.037 0.047 0 1]);
%設置坐標刻度
subplot(2,1,1);plot(sin(a),I, 'b');
%在2行1列畫出相對光強分布圖
g=zeros(256,3);
%放大圖像數(shù)據(jù)以覆蓋當前色圖的整個范圍,并顯示圖片
for i=0:255
g(i+1,:)=(255-i)/255;end imagesc(I)
%將輸入變量I顯示為圖像 colormap(g);
%用g矩陣映射當前圖形的色圖 subplot(2,1,1);axis off
%清除變量, title('雙縫干涉模擬圖示','fontsize',16)%顯示標題
圖4 雙縫干涉模擬圖示
參考文獻:
[1] 程守洙,江之永.普通物理學(第六版)[M].北京,高等教育出版社,:2006(12):(上冊)37;182;(下冊)37-39;132 [2] 劉為國主編MATLAB程序設計教程[M] 北京:中國水利水電出版社,2005(3):99;125;296;
[3] 柳承茂改編MATLAB 入門與應用[M].北京:科學出版社,1999(10):51 [4] 馬文淦 編著.計算物理學[M].北京:科學出版社,2005(5):46;[5] 施妙根 顧麗珍編著:科學和工程計算基礎[M].北京:清華大學出版社,1999(8):424
Used in college physics teaching of MATLAB simulation is given
WANG Ming-mei
LI Dong-peng
(School of Electronic and Information Engineering, Hefei Normal University, Hefei 230061 ,China)
Abstract:According to the characteristics of theory of strong and abstract concept in college physics teaching, it is utilized graph and numerical technology of MATLAB software to simulate some typical examples.Selected the lissajous figures, a double-slit interference, through the analysis of these examples, Draw the corresponding simulation here, For college physics teaching to provide some reference.Key words: MATLAB;lissajous figures;Maxwell's speed distribution;electric dipole of electric potential and electric field ;a double-slit interference ;the simulation 6